城市道路通行能力分析手册-无信号交叉口

5.2.1.1 分析流程
主路优先控制交叉口通行能力分析流程如图 5-2 所示。
输入 — 几何尺寸 — 车道车流分配 — 当量人群
交通流率及时距分布 — 确定冲突交通流流率 — 确定交通流时距分布
计算间隙及时距 — 临界间隙时间 — 随车时距
计算基本通行能力 — 当量人群流的影响
计算实际通行能力 — 当量人群流的阻抗影响 — 共用车道的影响
行进方向
间隙
当量人群
间隙
图 5-1 当量人群及当量人群间隙示意图
对交叉口处的行人群来说，当行人流量小于 4000 人/h，行人群的到达时距 hp 服从移位负值数分布，即：
P(hp t) 1 exp (t tpb ) / (H p t pb ) 式中， hp ——行人“群”与“群”之间的到达时距，s；
“独立”优先冲突流包括：2、5、⑮、⑯：
（1）交通流 7 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V V N ；当量人群冲突流流率V 。
c,7
2
5
15
（2）交通流 10 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V N V ；当量人群冲突流流率V 。
c ,11
2
5
16
注：“独立”冲突流是指具有相同优先等级的交通流无需让行，直接通过交叉口。
“独立”优先冲突流包括⑮、⑯：
（1）交通流 3 的独立优先冲突流流率为：当量人群流流率V ； 15
（2）交通流
6
的独立优先冲突流流率为：当量人群流流率
V 16
；
主路左转： 1、4
与主路左转车流 1 发生冲突的优先交通流包括对向直行交通流 5、右转交通流 6 以及由非机动车和行人组成的当量人群流⑯；与主路左转车流 4 发生冲突的优先交通 流包括对向直行交通流 2、右转交通流 3 以及由非机动车和行人组成的当量人群流⑮。 上述冲突交通流中，主路右转车流 3 和 6 由于需让行于当量人群流⑮和⑯，因此不能 作为独立的优先交通流考虑，其它交通流可以认为是相互“独立”。独立优先冲突流流 率计算如下：
特性进行分析，具体分析结果如表 5-1 所示（对于左转车流直接左转的情况，只 需要将第三优先级和第五优先级中增加对支路左转非机动车流交通冲突流率的 相关分析即可）：
表 5-1 各流向冲突交通流及冲突流流率
交通流流向
冲突交通流示意及冲突流流率计算
主路右转： 3、6
与主路右转车流 3 和 6 发生冲突的优先交通流分别为由非机动车和行人构成的当 量人群流⑮和⑯。独立优先冲突流流率计算如下：
5.1.2 无信号交叉口交通特性分析
5.1.2.1 交通流车头时距分布特性 城市路网中，当上游信号交叉口间距在 0.4km 以内时，由于上游信号灯的作
用，会对下游交叉口的车辆到达产生影响，一部分以车队形式到达，另一部分按 自由流状态到达，此时的车头时距分布可用 M3 分布进行描述。当上游信号交叉 口间距大于 0.4km 时，由于车辆动力性能的差异以及道路上横向干扰的影响，车 队逐渐离散，上游信号交叉口的影响逐渐减弱。此时根据到达下游交叉口交通量 的不同，当到达流量小于 500 辆/h 时，车头时距服从移位负指数分布，当到达流 量大于 500 辆/h 时，车头时距服从 M3 分布。 5.1.2.2 当量人群流时距分布特性
式（5-1）
H p ——每群行人在行人流量为 p 时的平均到达时距，s；
tpb ——划分行人群的最小空隙值，s。
“当量人数”指的是在指定的时间段内，对自行车、电瓶车和行人间换算系 数的研究结果即：EB 1.67 、EEB 1.58 、EP 1 ，将自行车和电瓶车换算为行人后 的“人数和”。“群时距”指的是按照前述对当量人群的定义，每两个相邻的当 量人群之间的时间距离。“群个数”指的是按照前述对当量人群的定义，在指定 的时间段内当量人群的个数。
ta ——支路车流车辆接受主路车流间隔的平均值，s；
Vp ——主路的车流率，辆/s；
sa2 ——接受间隙的方差， s2 。
（2）计算随车时距
随车时距 t f （Following up time）是指支路排队车辆连续通过交叉口时相邻 两车之间的时间间隔，即支路车流在无其它车辆冲突影响下以饱和车流通过交叉 口的车头时距。
1.2
1
0.8
0.6
0.4 接受间隙分布曲线
0.2
拒绝间隙分布曲线
0
累积概率 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
时间(s)
图 5-5 Ashworth 方法的基本原理
本章采用阿什沃斯（Ashworth）方法计算临界间隙，如公式（5-2）所示：
tc ta Vp sa2
式（5-2）
式中， tc ——支路车流的临界间隙，s；
5.2 方法
下面依次介绍主路优先交叉口、无控制交叉口和环形交叉口的通行能力及服 务水平的分析方法。
5.2.1 主路优先交叉口
主路优先（Two-Way Stop-Controlled）TWSC 是广泛应用于城市和乡村无信 号交叉口的控制型式，多见于城市主干道与次干道、主干道与支路、次干道与支 路等相交道路的交叉口处。一般在主路优先交叉口次要道路的入口处均会设置 “让”车或“停”车标志，而在主要道路上则不需要设置任何标志，相交方向的
本章将非机动车和行人流作为一个整体进行分析，定义一个“当量人群”的 概念来描述它们对机动车流的共同影响，其中的非机动车包括自行车和电瓶车。
以道路某一横断面为参考线，如果在某一时间段内该断面没有非机动车和行 人通过，就将这个时间段定义为一个间隙，相应的两个间隙之间的非机动车和行 人就定义为一个当量人群，如图 5-1 所示。由上述定义，两个相邻间隙之间的非 机动车和行人被认为是一个当量人群，本章假定当到达交叉口处的非机动车和行 人的前后时差超过 tpb 时，该部分非机动车和行人被算作一个当量人群。 tpb 定义 为前后到达的两当量人群的最小间隙值，即划分当量人群的最小间隙值，该值与 到达交叉口的非机动车和行人流量以及交叉口的实际运行状况有关。通过对高峰 小时到达交叉口的当量人群进行观测以及对机动车穿越当量人群时的穿越间隙 进行分析，可取最小间隙 tpb 1s。
“独立”优先冲突流包括：2、5、⑮、⑯： （1）交通流 1 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V ；当量人群冲突流流率V 。
c ,1
5
16
（2）交通流 4 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V ；当量人群冲突流流率V 。
c,2
2
15
支路右转：
9、12
与支路右转车流 9 发生冲突的优先交通流包括主路直行交通流 2、由非机动车和 行人组成的当量人群流⑮；与支路右转车流 12 发生冲突的优先交通流包括主路直行 交通流 5、由非机动车和行人组成的当量人群流⑯。独立优先冲突流流率计算如下：
与支路左转车流 7 相冲突的优先交通流包括主路直行和左转车流 1、2、4、5，对 向支路直行和右转车流 11、12，以及横穿主路和支路的当量人群流⑮和⑯；与支路左 转车流 10 相冲突的优先交通流包括主路直行和左转车流 1、2、4、5，对向支路直行 和右转车流 8、9，以及横穿主路和支路的当量人群流⑮和⑯（对于直接左转过街的左 转非机动车流过街方式来说，机动车流 1 应包括左转非机动车的折算部分）。在这些 冲突交通流中，由于除了主路直行车流、横穿支路的当量人群流外，其它交通流均需 让行于更高优先等级的交通流，因此它们都不能作为独立优先交通流考虑，只有主路 直行车流、横穿支路的当量人群流可以认为是相互“独立”。独立优先冲突流流率计 算如下：
“独立”优先冲突流包括：2、5、⑮、⑯：
（1）交通流 8 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V V ；当量人群冲突流流率V V 。
c ,8
2
5
15
16
（2）交通流 11 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V V ；当量人群冲突流流率V V 。
c ,11
2
5
15
16
支路左转： 7、10
随车时距可以直接观测到。在一个连续排队的车流中，利用同一个间隙穿越 交叉口的相邻两车之间的车头时距即为随车时距。
第五章 无信号交叉口
5.1 引言
5.1.1 概述
我国城市道路无信号交叉口主要包括主路优先控制交叉口、无控制交叉口和 无信号控制环形交叉口。本章介绍了主路优先控制交叉口、无控制交叉口、环形 交叉口的通行能力、服务水平的分析方法，给出了不同类型交叉口（十字型主路 优先交叉口、十字型无控制交叉口和环形交叉口）的相关计算实例，便于工程人 员使用。
临界间隙的分布及其参数值不能直接测量获得，这主要是临界间隙不能直接 测量，但拒绝间隙和接受间隙可以测量，因此必须尽可能地使用观测到的接受间 隙和拒绝间隙值来估计出临界间隙的分布及其参数值。
在一般情况下，对于支路车辆驾驶员，可以假设其临界间隙是大于最大的拒 绝间隙而小于接受间隙，这个假设与实际情况基本接近。大量的接受间隙数据可 以用一个统计函数来描述，因此，临界间隙曲线必定位于接受间隙分布曲线的左 侧，即小于接受间隙，如图 5-5 所示。
?
停
机动车流 非机动车流 行人流
7 8 9 19
图 5-4 交通流运行优先等级（非机动车直接左转）
5.2.1.3 交通流冲突分析 主路优先控制交叉口处的交通流运行非常复杂，每一流向都面临着与其它不
同运动方式交通流的冲突。所有这些流向冲突，均称之为冲突交通流，相应地， 其流率总和即为冲突交通流流率。
本章按照图 5-3、图 5-4 所划分的交通流运行优先等级，将交叉口内由非机 动车和行人组成的当量人群流也看作独立的优先冲突流，以左转非机动车流二次 过街方式为例对交叉口内各次级交通流所面临的独立优先冲突流流率以及冲突
先等级分别如图 5-3 所示：
图 5-3 交通流运行优先等级（非机动车左转二次过街） 对于左转非机动车流直接过街来说，其主路优先控制交叉口各交通流运行优 先等级分别如图 5-4 所示：
20 121110 次路
停
主路
1 2 3 17
?
?
?
优先级
1
18
2
6 5
3
4
4
5
交通流 2、5、15、16 3、6、9、12 1、4、17、18 8、11、13、14 7、10 、19、20
“独立”优先冲突流包括：2、5、⑮、⑯：
（1）交通流 9 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V N ；当量人群冲突流流率V 。
c ,9
2
15
（2）交通流 12 的独立优先冲突流流率：
机动车冲突流流率V V N ；当量人群冲突流流率V 。
c ,12
5
16
支路直行： 8、11
与支路直行车流 8 相冲突的优先交通流包括主路机动车流 1、2、4、5、6 以及横 穿支路的当量人群流⑮和⑯；与支路直行车流 11 相冲突的优先交通流包括主路机动 车流 1、2、3、4、5 以及横穿支路的当量人群流⑮和⑯（对于直接左转过街的左转非 机动车流过街方式来说，机动车流 1 应包括左转非机动车的折算部分）。由于主路右 转车流需让行于更高优先等级的交通流⑮和⑯，主路左转车流除此之外还要让行于对 向的直行车流 2 和 5，因此，其不能作为独立优先交通流考虑，其它交通流可以认为 是相互“独立”。独立优先冲突流流率计算如下：
பைடு நூலகம்
车辆依据交通规则运行。
主路车流穿过交叉口时不需要停车而可以直接通过，其通行能力通常按路段 计算。次路车流穿过交叉口时需要穿插主路上的车流空档，其通行能力的大小受 到主路车流间隙分布和间隙大小、次路车辆穿越主路车流间隙所需时间、次路车 流的车头时距等因素的制约。主路优先交叉口的通行能力应该为主路上的车流通 过量加上次路上车流穿越交叉口的通过量。
确定服务水平
图 5-2 主路优先控制交叉口通行能力分析流程图
5.2.1.2 交通流运行优先等级划分 在主路优先控制交叉口，非机动车的左转车流存在两种不同的过街方式（二
次过街和直接左转过街），交通流运行优先等级也相应的划分为两种形式。 对于左转非机动车流二次过街来说，其主路优先控制交叉口各交通流运行优
5.2.1.4 临界间隙和随车时距 （1）计算临界间隙
临界间隙 tc （Critical gap）是指交叉口主路车流允许支路一等待穿越车辆通 过的最小间隙，因此，临界间隙是指在主要车流中出现的驾驶员能够接受的最小 间隙。一般情况下，驾驶员会拒绝一些小于临界间隙的时间间隔而接受一个大于 临界间隙的时间间隔。临界间隙不是一个常值，在同一个地方对不同的驾驶员或 是同一个驾驶员在同一地点而在不同的时刻，其可接受的临界间隙都会发生变化。